劉 航，邊 帥，王 惠，王 穎

(1. 重慶梅安森科技股份有限公司，重慶 400039；2. 重慶郵電大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，重慶 400065)

1 引言

地下綜合管廊是由隧道中的電力、通訊、燃?xì)?、給排水等各種管道構(gòu)成的地下管網(wǎng)系統(tǒng)[1，2]，是一種集約化、現(xiàn)代化的城市公用基礎(chǔ)設(shè)施。目前，隨著建設(shè)智慧城市的發(fā)展，越來越多的新一代信息技術(shù)被運(yùn)用到城市綜合管廊的管理和監(jiān)控中。如利用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)(Wireless Sensor Network，WSN)對(duì)市政管道破損以及運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等[3]。但WSN在地下傳輸具有通信距離短、傳輸不可靠、部署困難等缺點(diǎn)。電力線載波通信(Power Line Communication，PLC)網(wǎng)絡(luò)是一種將現(xiàn)有的電力線路作為傳輸媒介，在傳輸電能的同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)。近年來廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備監(jiān)控[4]、水電氣遠(yuǎn)程抄表[5]和油水監(jiān)測(cè)[6]等領(lǐng)域?；赑LC技術(shù)的地下管廊數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)具有可靠性高、易部署、成本低等優(yōu)勢(shì)。地下管廊中部署的PLC節(jié)點(diǎn)能感知、采集和處理網(wǎng)絡(luò)覆蓋區(qū)域內(nèi)的監(jiān)測(cè)信息，并發(fā)送給中央?yún)f(xié)調(diào)控制器(Central Coordinator，CCO)。CCO通常位于管廊的出口處，部分節(jié)點(diǎn)部署距離較遠(yuǎn)，需要采用多跳單播路由的方式與CCO進(jìn)行通信。因此，如何通過PLC多跳路由自組網(wǎng)方式，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離、高可靠傳輸，成為目前的研究熱點(diǎn)之一。

文獻(xiàn)[7]提出了一種基于PLC的路由樹形拓?fù)淇焖傩纬伤惴?。文獻(xiàn)[8]針對(duì)PLC網(wǎng)絡(luò)提出了一種分層路由管理機(jī)制，該路由機(jī)制能有效提高通信成功率和實(shí)時(shí)性。文獻(xiàn)[9]提出一種基于節(jié)點(diǎn)可靠性計(jì)算的多路徑路由算法。文獻(xiàn)[10]提出一種利用節(jié)點(diǎn)的地理位置信息形成單播路由，能有效的減少節(jié)點(diǎn)能量消耗和傳輸時(shí)延，但并未考慮網(wǎng)絡(luò)的可靠性。文獻(xiàn)[11]研究了一種利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞撵o態(tài)信息和網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)，以此確定路徑的路由算法，算法能有效的適應(yīng)動(dòng)態(tài)PLC網(wǎng)絡(luò)，避免了通信中不必要的能量消耗，但可靠性不高。文獻(xiàn)[12]提出分布式機(jī)會(huì)路由算法，該算法以時(shí)延為約束確定轉(zhuǎn)發(fā)列表優(yōu)先級(jí)，最終形成最優(yōu)路由，但對(duì)節(jié)點(diǎn)性能要求較高。文獻(xiàn)[13]以時(shí)延、可靠性和發(fā)射功率為約束，提出一種改進(jìn)的遺傳算法來選擇中繼節(jié)點(diǎn)的路由算法。

基于以上研究成果，本文提出一種結(jié)合管廊節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)鏈路狀態(tài)信息對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)進(jìn)行選擇的路由算法(Geographic Location and Link State，GLS)。該算法根據(jù)節(jié)點(diǎn)間的鏈路狀態(tài)信息及載波節(jié)點(diǎn)地理位置，力求構(gòu)建出更加符合地下綜合管廊的樹狀路由拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)。算法同時(shí)考慮到地下節(jié)點(diǎn)分布不均勻以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)突發(fā)性等因素，對(duì)路由樹進(jìn)行調(diào)整，來解決各種動(dòng)態(tài)場(chǎng)景下負(fù)載不均衡，導(dǎo)致丟包較多的問題。該算法能減少傳輸時(shí)延及丟包率，且具有較好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性。

2 系統(tǒng)模型和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

地下管廊是一種半封閉的空間，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)由若干個(gè)節(jié)點(diǎn)組成，分布在一個(gè)矩形區(qū)域內(nèi)，節(jié)點(diǎn)需要周期性向上傳輸數(shù)據(jù)，考慮PLC線路節(jié)點(diǎn)有效傳輸距離不穩(wěn)定的特性以及樹型結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展、便于延伸分支和新節(jié)點(diǎn)加入，大部分PLC路由協(xié)議均采用樹型結(jié)構(gòu)。圖1為單向電力線載波接入網(wǎng)絡(luò)邏輯拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。

圖1 管廊網(wǎng)絡(luò)通信模式示意圖

網(wǎng)絡(luò)中包括三種節(jié)點(diǎn)：集中控制協(xié)調(diào)器(CCO)、普通節(jié)點(diǎn)和中繼節(jié)點(diǎn)。集中控制協(xié)調(diào)器具有較強(qiáng)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力，運(yùn)行路由協(xié)議，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的路由維護(hù)和操作指令的下發(fā)。所有節(jié)點(diǎn)之間傳輸數(shù)據(jù)以及訪問外部網(wǎng)絡(luò)都要通過集中控制器。控制器到網(wǎng)絡(luò)中的任何普通節(jié)點(diǎn)至少有一條路徑可供選擇。除了集中控制器以外的所有節(jié)點(diǎn)都為普通節(jié)點(diǎn)，它負(fù)責(zé)本地?cái)?shù)據(jù)采集與發(fā)送。同時(shí)，任何普通節(jié)點(diǎn)均可以被選擇作為中繼節(jié)點(diǎn)，承擔(dān)著初始化節(jié)點(diǎn)路由表、解析數(shù)據(jù)包和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)等任務(wù)。

根據(jù)管廊環(huán)境特征，網(wǎng)絡(luò)模型假設(shè)節(jié)點(diǎn)具有以下特性：

1) 控制器位于網(wǎng)絡(luò)外側(cè)，其計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力不受限制，部署到網(wǎng)絡(luò)后位置固定不變。

2) 集節(jié)點(diǎn)同構(gòu)并具有相同的發(fā)射功率，每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有全網(wǎng)唯一的標(biāo)識(shí)號(hào)。

3 地理位置與鏈路狀態(tài)結(jié)合的PLC路由算法

3.1 算法概述

許多基于PLC網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議并沒有直接考慮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的實(shí)際地理位置，僅是根據(jù)節(jié)點(diǎn)間鏈路的邏輯連接情況進(jìn)行路由的設(shè)計(jì)。在地下管廊中使用基于鏈路狀態(tài)形成的最短路徑不一定為最優(yōu)路徑，有可能在該路徑上節(jié)點(diǎn)稀疏，連接性不好，導(dǎo)致路由時(shí)延和丟包率較大；還有可能獲得一條存在較多冗余中繼節(jié)點(diǎn)的路徑。因?yàn)樵趯?shí)際的PLC網(wǎng)絡(luò)中，邏輯距離與實(shí)際的物理距離并沒有明顯的定量關(guān)系。雖然載波接收信號(hào)強(qiáng)度能反應(yīng)各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)之間的信道載波傳輸鏈路狀態(tài)，但僅根據(jù)鏈路狀態(tài)確定中繼節(jié)點(diǎn)存在明顯不合理性，可能增加整個(gè)路由的轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)性能下降。為了提升網(wǎng)絡(luò)效率，形成一棵更高效的路由樹，本文提出一種結(jié)合地理位置與鏈路狀態(tài)的路由選擇算法(GLS)，算法以最小信號(hào)強(qiáng)度衰減和最佳地理位置為目標(biāo)，建立節(jié)點(diǎn)與控制器的最佳傳輸路徑。

3.2 中繼節(jié)點(diǎn)選擇策略

節(jié)點(diǎn)間的信號(hào)質(zhì)量是評(píng)估節(jié)點(diǎn)間通信可靠性的一項(xiàng)重要指標(biāo)，因而節(jié)點(diǎn)能作為中繼節(jié)點(diǎn)的條件之一是接收信號(hào)強(qiáng)度需達(dá)到一個(gè)最低的限度。然而，接收信號(hào)太強(qiáng)，可能意味著具有較小的物理距離，導(dǎo)致形成的路由具有較多的轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)；而接收信號(hào)太弱會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)傳輸不可靠。因此，如果存在可供選擇的多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)，需根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度確定一個(gè)上下閾值Tl和Tu。因此信號(hào)強(qiáng)度應(yīng)該滿足以下條件

Tl≤SBij≤Tu

(1)

Tl≤SBji≤Tu

(2)

i∈SubNode，j∈hopNode

(3)

其中，其中j為各跳中繼節(jié)點(diǎn)hopNode，i為中繼節(jié)點(diǎn)的子節(jié)點(diǎn)SubNode，SB為信號(hào)強(qiáng)度。式(1)表示子節(jié)點(diǎn)到中繼節(jié)點(diǎn)的通信要滿足信號(hào)強(qiáng)度的要求；式(2)表示中繼節(jié)點(diǎn)到其子節(jié)點(diǎn)的通信也要滿足信號(hào)強(qiáng)度的要求。

另外，還要考慮節(jié)點(diǎn)的地理位置，即節(jié)點(diǎn)與鄰居間的物理距離以及節(jié)點(diǎn)與集中控制器間的距離。接收信號(hào)強(qiáng)度強(qiáng)且物理距離較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)具有較高的轉(zhuǎn)發(fā)優(yōu)先級(jí)，該策略可以讓數(shù)據(jù)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)前經(jīng)歷較少的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，從而保證每次中繼的“距離跨度”。在如圖2所示的網(wǎng)絡(luò)中，假設(shè)節(jié)點(diǎn)C與節(jié)點(diǎn)D距離S的物理距離相同，并且它們接收到S的信號(hào)強(qiáng)度相同。選擇節(jié)點(diǎn)C為中繼節(jié)點(diǎn)，只需一跳既可到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T。而選擇節(jié)點(diǎn)D為中繼節(jié)點(diǎn)，則數(shù)據(jù)需要借助E轉(zhuǎn)發(fā)才可以到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)T。這種基于地理位置的最大“距離跨度”中繼節(jié)點(diǎn)選擇策略，可以使數(shù)據(jù)以最少跳數(shù)到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)，從而提高系統(tǒng)效率，減少轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延。

圖2 結(jié)合地理位置的中繼節(jié)點(diǎn)選擇策略示意圖

3.3 路由算法流程及步驟

本文提出的路由算法將形成一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D。樹的根節(jié)點(diǎn)為CCO，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的路由和連接進(jìn)行管理。網(wǎng)絡(luò)中所有的一跳節(jié)點(diǎn)可以直接與CCO進(jìn)行通信，其它節(jié)點(diǎn)可通過一個(gè)或多個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)與CCO進(jìn)行通信。

路由樹形成過程算法1所示。其核心思想為：CCO依次輪詢各個(gè)節(jié)點(diǎn)，根據(jù)信號(hào)強(qiáng)度選擇出一跳節(jié)點(diǎn)；根據(jù)地理位置從一跳節(jié)點(diǎn)中選擇出一跳中繼節(jié)點(diǎn)；依次選擇出后續(xù)各跳節(jié)點(diǎn)及中繼節(jié)點(diǎn)。其中hopNodek為各跳中繼節(jié)點(diǎn)集合，hopListk為各跳節(jié)點(diǎn)集合，其中k為跳數(shù)。當(dāng)k=0時(shí)，hopNode0中只有CCO一個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示一跳節(jié)點(diǎn)的中繼節(jié)點(diǎn)為CCO。第32行中，從k跳節(jié)點(diǎn)中選擇k跳中繼節(jié)點(diǎn)的方法采用3.2節(jié)中的中繼節(jié)點(diǎn)選擇策略進(jìn)行選擇，盡可能選擇地理位置較遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)為中繼節(jié)點(diǎn)，減少中繼節(jié)點(diǎn)跳數(shù)。

算法1在形成路由樹的過程中，節(jié)點(diǎn)與其鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)生入網(wǎng)請(qǐng)求的總次數(shù)N可描述為

(4)

(5)

其中，n表示所有節(jié)點(diǎn)數(shù)量(不包括CCO)nk表示k跳中繼節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，rk表示k-1跳節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)后剩余節(jié)點(diǎn)數(shù)量。式(4)中的每一項(xiàng)表示k跳中繼節(jié)點(diǎn)從剩余節(jié)點(diǎn)中選取下一跳節(jié)點(diǎn)的入網(wǎng)請(qǐng)求次數(shù)。假設(shè)每一個(gè)節(jié)點(diǎn)至少能與其中一個(gè)節(jié)點(diǎn)通信，那么算法的最壞情況是每一跳只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)，整棵路由樹共有n跳。此時(shí)，算法獲得此路由樹，需要的入網(wǎng)請(qǐng)求次數(shù)Nmax可以表述如下

(6)

綜上所述，算法最壞情況下的組網(wǎng)復(fù)雜度為O(n2)。因此，算法的平均復(fù)雜度不超過O(n2)。在經(jīng)典的路由算法OSPF中，采用最短路徑優(yōu)先的原則生成路由樹，其算法的復(fù)雜度也為O(n2)。所以，本文提出的算法與OSPF算法復(fù)雜度相同。

3.4 新節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)

考慮管道部署環(huán)境的特殊性以及對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化具有較好的適應(yīng)性和擴(kuò)展性，本算法也提出新節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)算法。在若干數(shù)據(jù)傳輸周期結(jié)束后會(huì)留出一個(gè)新節(jié)點(diǎn)競(jìng)爭(zhēng)入網(wǎng)時(shí)隙。未入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)偵聽到附近節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)幀并從payload部分中解析出競(jìng)爭(zhēng)開始的時(shí)間值。當(dāng)競(jìng)爭(zhēng)時(shí)間到來時(shí)，未入網(wǎng)節(jié)點(diǎn)根據(jù)接收信號(hào)強(qiáng)度選擇一個(gè)最優(yōu)的節(jié)點(diǎn)單播發(fā)送入網(wǎng)請(qǐng)求幀。接收到新節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)請(qǐng)求信息的節(jié)點(diǎn)將該信息保存下來，當(dāng)CCO輪詢時(shí)，節(jié)點(diǎn)將該信息封裝在payload中發(fā)送給CCO。如果CCO允許該節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)，CCO向其回應(yīng)一個(gè)確認(rèn)幀并將該節(jié)點(diǎn)加入路由樹和HopList中，完成新節(jié)點(diǎn)入網(wǎng)。

3.5 路由優(yōu)化和負(fù)載均衡

在該多跳路由樹中，如果某個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)比同跳數(shù)的其它中繼節(jié)點(diǎn)擁有更多的子節(jié)點(diǎn)，會(huì)造成數(shù)據(jù)流量在不同路徑上分布不均勻，導(dǎo)致部分路徑負(fù)載過重，從而引起丟包甚至網(wǎng)絡(luò)崩潰。因此，某負(fù)載較重中繼節(jié)點(diǎn)可能成為網(wǎng)絡(luò)瓶頸，給管廊數(shù)據(jù)傳輸帶來嚴(yán)重后果[10]。為了形成合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，達(dá)到數(shù)據(jù)流量均衡分布的目的，需要對(duì)GLS路由樹進(jìn)行優(yōu)化，形成更為優(yōu)化的負(fù)載均衡路由樹。本節(jié)提出一種負(fù)載均衡算法，對(duì)GLS形成的網(wǎng)絡(luò)路由樹進(jìn)行調(diào)整，稱之為Improve-GLS算法。該算法可以讓CCO改變某些葉子節(jié)點(diǎn)的中繼節(jié)點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡的目的。

定義子樹負(fù)載均衡指數(shù)為SBIj(Sub-tree Balance Index)，其為中繼節(jié)點(diǎn)j的所有子節(jié)點(diǎn)的子樹上最多的節(jié)點(diǎn)數(shù)量與最少的節(jié)點(diǎn)數(shù)量之差。SBIj越接近于0，說明子樹均衡程度越好。

SBIj=Num(imax)-Num(imin)

(7)

SubNode(j)表示節(jié)點(diǎn)j的所有子節(jié)點(diǎn)集。Num(i)表示以中繼節(jié)點(diǎn)j的各子節(jié)點(diǎn)為根節(jié)點(diǎn)的子樹的節(jié)點(diǎn)數(shù)量。Num值越大，表示中繼節(jié)點(diǎn)j的子節(jié)點(diǎn)負(fù)載越大。其中，中繼節(jié)點(diǎn)j負(fù)載最大的一個(gè)子節(jié)點(diǎn)可以用如下方式表示：

imax=arg maxiNum

(8)

找到中繼節(jié)點(diǎn)j負(fù)載最大的一個(gè)子樹后通過對(duì)子節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡。在優(yōu)化過程中，CCO按照與其邏輯距離的從遠(yuǎn)到近進(jìn)行遍歷，要求每個(gè)中繼節(jié)點(diǎn)對(duì)SBIi進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整，具體步驟如算法2所示。

3.6 路由算法流程及步驟

CCO承擔(dān)了全部的路由決策任務(wù)，存有到達(dá)所有目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的路徑信息，它將該路徑上每一跳所要經(jīng)過的中間節(jié)點(diǎn)地址都填到數(shù)據(jù)包頭部，然后“下行”轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。下行路徑所經(jīng)過的每一跳中間節(jié)點(diǎn)，都按照數(shù)據(jù)包頭部路徑信息的指示，向下一跳轉(zhuǎn)發(fā)，最終到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。任何節(jié)點(diǎn)需要給CCO發(fā)送信息，只需要將信息發(fā)送給該節(jié)點(diǎn)的父節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過多次轉(zhuǎn)發(fā)后，最終將數(shù)據(jù)包發(fā)送給CCO。

算法采用“下行源路由+上行普通路由”機(jī)制，可避免節(jié)點(diǎn)維護(hù)大量路由信息，減少節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)空間需求。但該算法增加了每個(gè)數(shù)據(jù)包的長(zhǎng)度開銷?？紤]到管廊中幾乎所有節(jié)點(diǎn)均為電源供電，對(duì)能耗并不敏感，采用該方式較合理。

4 仿真及分析

4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

為了驗(yàn)證GLS和Improve-GLS算法的性能，本文使用Matlab作為仿真工具，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中的時(shí)延、吞吐量和丟包率性能進(jìn)行仿真分析。在300m×350m的區(qū)域散布42個(gè)節(jié)點(diǎn)，CCO位于(200，0)，邏輯ID為1，其余節(jié)點(diǎn)編號(hào)依次為2到43，假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中不存在孤立節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)距CCO最多為四跳，所有的節(jié)點(diǎn)共享同一信道，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D3所示。每個(gè)節(jié)點(diǎn)以固定速率發(fā)送數(shù)據(jù)包，每個(gè)數(shù)據(jù)包大小為1000位，仿真時(shí)間為1800秒。與文獻(xiàn)[11]提出的基于鄰居節(jié)點(diǎn)信息的路由算法NKR(Neighborhood Knowledge based Routing)和經(jīng)典的OSPF (Open Shortest Path First)算法進(jìn)行比較。

圖3 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

圖4描述了各節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)的端到端的平均時(shí)延?？煽闯霰疚奶岢龅腉LS算法在時(shí)延方面優(yōu)于NKR。主要原因?yàn)镹KR需要不斷收集鄰居節(jié)點(diǎn)信息，每次轉(zhuǎn)發(fā)都需要重新計(jì)算路由。而GLS在路由計(jì)算階段已獲得數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑，因此幾乎所有節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延性能均表現(xiàn)良好(僅節(jié)點(diǎn)12、15、27、30時(shí)延比NKR算法略差)。

圖4 所有節(jié)點(diǎn)端到端平均時(shí)延

圖5和圖6描述了GLS、Improve-GLS和OSPF算法在不同數(shù)據(jù)包發(fā)送速率下的丟包率和時(shí)延。由圖5所知，隨著發(fā)送速率的增大，各個(gè)算法的丟包率有所增加，但是GLS和Improve-GLS的丟包率增幅明顯低于OSPF算法。在仿真的過程中，選取5個(gè)距離集中控制器最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)作為測(cè)試節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)計(jì)這5個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包傳輸?shù)紺CO的時(shí)間作為端到端的傳輸時(shí)延。由于數(shù)據(jù)流量較大時(shí)，數(shù)據(jù)傳輸沖突加劇，導(dǎo)致發(fā)送緩存隊(duì)列增長(zhǎng)，從而增加了端到端的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)延，但GLS和Improve-GLS遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于OSPF。

圖5 不同數(shù)據(jù)包發(fā)送速率對(duì)丟包的影響

圖6 不同數(shù)據(jù)包發(fā)送速率對(duì)時(shí)延的影響

5 結(jié)論

由于地下管廊通信環(huán)境復(fù)雜，無線傳輸在此環(huán)境中存在丟包率高和時(shí)延大等問題，本文提出一種基于PLC的多跳路由算法實(shí)現(xiàn)地下管廊系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸。算法結(jié)合節(jié)點(diǎn)的鏈路狀態(tài)和地理位置信息構(gòu)建拓?fù)渎酚蓸?，?shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)多跳傳輸。另外，算法考慮到地下節(jié)點(diǎn)分布不均勻等因素，根據(jù)子樹的負(fù)載均衡指數(shù)對(duì)不均衡路由子樹進(jìn)行優(yōu)化和調(diào)整，實(shí)現(xiàn)路由樹負(fù)載均衡。通過仿真驗(yàn)證，提出的算法在時(shí)延和丟包率等方面均有較好的性能表現(xiàn)。